1樓:猥瑣de星星豬
石墨烯自問世以來,儘管引發無數熱議,但仍然是諸多領域研發者的重點關注物件,其中包括鋰電行業。目前石墨烯在鋰電池中主要被用作導電劑。
在鋰電池的製作細分工藝上,導電劑的加入通常首先考慮的是電池材料活性物質本身的特性,直接作用是增加導電性能。值得注意的是,導電性能會直接影響電池的放電平台、容量發揮、迴圈穩定、內阻、高倍率效能等。
當前鋰電池使用較廣泛的導電劑可分為導電炭黑、導電石墨和新型導電劑等三大類,其中新型導電劑包括碳奈米管、石墨烯等。
一位業內人士表示,從鋰電池導電劑的研究發展歷程來看,正在經歷石墨——碳奈米管——石墨烯三個過程,這表明導電劑的顆粒粒子越來越小。這源於鋰電池對容量、迴圈效能要求越來越高,材料的導電性極大影響著這些因素,加入顆粒粒子越小的導電劑是解決這一難題的最直接方法。
那麼碳奈米管和石墨烯這兩類新型導電劑誰更具優勢?高工鋰電網將從效能、發展瓶頸、**成本等多角度來綜合比較分析。
到底誰會更勝一籌?
首先來了解什麼是碳奈米管和石墨烯。
碳奈米管是由一層石墨層卷起來的直徑只有幾奈米的微管,也可由不同直徑的微管同軸地套構在一起形成管束。按照層數來分類,可分為單壁碳奈米管和多壁碳奈米管;石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體,也分為單層石墨烯和石墨烯微片(多層結構)。
從本質上看,碳奈米管和石墨烯都屬於石墨類材料,只不過碳原子的排列組合不同,形成螺旋狀的碳奈米管和片狀的石墨烯,所以它們都具備石墨的一些相同特性,比如導電性。
具體而言,碳奈米管由於尺寸小,比表面積大,表面的鍵態和顆粒內部不同,表面原子配位不全等導致活性位置增加,成為理想的材料新增劑。但石墨烯電極擁有更小的極片電阻,可以做到更大的壓實密度。
導電劑通常要在最少量新增的情況下,實現最優的導電性能。目前,市場化應用的碳奈米管和石墨烯都是以預分散導電漿料的方式提供。從導電性能上看,有業內人士認為,作為第三代導電劑,石墨烯的導電性無疑會高於其他產品。
青島昊鑫新能源科技公司(下稱「昊鑫能源」)沈杰博士表示,石墨烯的導電性好,碳奈米管的優點是它在電解液中的吸液能力更強。
而另一位業內人士表示更看好碳奈米管導電劑在鋰電池中的應用,因為純石墨烯的離子導電性沒有碳奈米管好,加入純石墨烯導電劑的電子會在迴圈幾十週後跳出來,這一點會影響電池的迴圈穩定。
對此,深圳市比克動力電池****(下稱「比克電池」)基礎研發部柳青博士表示認同,碳奈米管的電子導電性和離子導電性都比較好,這更有利於提公升電池的迴圈性。
從導電機理分析,石墨烯通過點麵接觸來導電,碳奈米管則經由點線接觸傳輸。一般而言,接觸的面積越大導電性能就會越好。有業內人士認為,片層較厚的石墨烯會阻礙鋰離子的擴散而降低極片的離子電導率,6-9層最為適宜。
其實都存在發展瓶頸
事實上,儘管各有優勢,碳奈米管和石墨烯這兩款導電劑都存在發展瓶頸。
目前業界對石墨烯的一點共識就是,真正意義上的石墨烯製作成本高,難以實現產業化。而對碳奈米管來說,最大的難題則是分散。相較之下,碳奈米管的分散「難關」比石墨烯的「難產」更容易攻克,碳奈米管在導電劑上的應用也更為成熟。
據了解,ocsial目前已實現單壁碳奈米管的大規模生產應用,這是一家專業從事單壁碳奈米管研發生產的跨國公司。
該公司香港總裁grigory gurevich 自豪地表示,ocsial是國際性的大公司,在全球擁有很多的資源,包括幾百甚至上千的合作夥伴,這些合作夥伴都有世界知名的實驗室、大學及科研院所,共同研發新增劑的分散和應用。ocsial的產品分散好,很容易新增到材料上,客戶不需要重新分散也無需改變原工藝流程。
值得注意的是,儘管業界一直對石墨烯產業化感到渺茫,但近日高工鋰電網經多方調查了解,確認昊鑫能源已經實現類石墨烯的產業化生產。與市場上幾十甚至上百層的石墨微片相比,昊鑫能源批量生產的石墨烯導電劑產品能夠做到2-10層。
兩者**下降空間都很大
正所謂「不管是黑貓還是白貓,只要抓到老鼠就是好貓」,從企業盈利的角度來說,碳奈米管和石墨烯的購買成本是其考慮衡量的乙個重要因素。這兩款產品誰能夠做到成本更低,無疑會增添競爭優勢。
目前市場上碳奈米管和石墨烯兩款產品售價相差不大,但不同型號的導電劑**會有很大差異。據了解,常規的碳奈米管導電劑的**是700-800元/kg。
grigory gurevich表示,作為產品推廣,第一點就是**要有吸引力。以往的新增劑在**上甚至超過了基質本身。與其他公司相比,ocsial的產品不僅**低,而且更加有效率和吸引力,因為其新增量與其他新增劑相比要低得多,從0.
001%到0.1%。
據昊鑫新能源相關負責人透露,公司生產的類石墨烯產品產能已經接近200噸,比亞迪和國軒高科都已成為這款產品的使用客戶,而且公司計畫明年將把產能擴大至1000噸。
高工鋰電網從比亞迪處了解到,昊鑫能源的這款導電劑比市面上同類產品導電性能要好,**上也比較有優勢。
上述昊鑫新能源負責人介紹,與市面上的導電劑相比,公司的產品**與其差不多,但導電性能好很多,即使在減少新增量的情況下也能達到導電效果,例如在新增量為碳奈米管25%的條件下就能實現相同導電性能。
高工產研鋰電研究所(ggii)認為,目前碳奈米管和石墨烯均做成導電漿料,**比普通炭黑sp貴很多。炭黑是非常成熟的導電劑,**比較穩定。但碳奈米管和石墨烯**下降空間較大,石墨烯**下降速度更快,應用前景很大。
至於在鋰電池的應用上,兩款導電劑不同的用法會產生各異的效果,孰優孰劣很難判定。
2樓:
石墨烯是單層的,碳奈米管是針狀的..石墨烯主要起著導電,導熱,增強,增韌等效能..我們公司主要是做石墨烯導電工程塑料改性造粒
3樓:姍姍
石墨烯即為單層石墨片,是構成石墨的基本結構單元;而碳奈米管是由石墨烯捲曲而成的。碳奈米管主要由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離,約0.
34nm,直徑一般為2~20 nm。
4樓:帥氣吊炸天
我們在上班了嗎,我去拿
石墨烯的導電性和超導材料哪個導電好
5樓:生產工程塑料和改性塑料的高階工程師
理論上講,石墨烯的導電性能比較好,但從目前技術水平來談,石墨烯的分散效能是個問題..所以超導材料比較好些.
我們生產導電母料和導電粒料,對這方面比較了解..
6樓:黃博凱
他們屬於不同的導電方式
碳奈米管是什麼?石墨烯又是什麼?碳奈米管與石墨烯材料有什麼樣的區別?如何分辨?要通俗易懂的解釋
7樓:匿名使用者
石墨烯即為單層石墨片,是構成石墨的基本結構單元;而碳奈米管是由石墨烯捲曲而成的。碳奈米管主要由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離,約0.
34nm,直徑一般為2~20 nm。碳奈米管作為一維量子奈米材料,重量輕,六邊形結構連線完美,具有許多異常的力學、電學和化學效能。碳奈米管cnts抗拉強度達到100-200gpa,是鋼的276倍,密度是鋼的1/6,彈性模量可達1tpa。
--摘自「指南手冊網」
石墨烯和富勒烯的區別,石墨烯,碳奈米管和富勒烯的異同點
石墨烯和富勒烯的區別 碳原子排列方式不一樣。石墨烯 graphene 是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜,是一種只有乙個原子層厚度的準二維材料,所以又叫做單原子層石墨。英國曼徹斯特大學物理學家安德烈 蓋姆和康斯坦丁 諾沃肖洛夫,用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯,因此共同獲得20...